Polyphenylensulfid-Monofil für Papiermaschinensiebe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Faser, insbesondere ein Monofil für Papiermaschinensiebe, die bzw. das aus Polyphenylen­sulfid besteht und verstreckt ist.

[0002] Ein derartiges Monofil ist aus den EP-Patentanmeldungen 161 579, 221 691 und 292 186 bekannt. Übereinstimmend wird in diesen Patenten betont, daß ausschließlich aus Poly­phenylensulfid bestehende Monofile sehr spröde und daher für viele Anwendungszwecke, so zum Beispiel als Monofile für Papiermaschinensiebe, ungeeignet sind. In diesen Patent­anmeldungen werden daher Mischungen aus Polyphenylensulfid und anderen Polymeren, wie zum Beispiel Polyamiden oder Polyolefinen, beschrieben.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faser, insbe­sondere ein Monofil für Papiermaschinensiebe zur Verfügung zu stellen, die bzw. das ausschließlich aus Polyphenylen­sulfid besteht und dennoch eine hohe Längsfestigkeit und Knoten-Höchstzugkraft besitzt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Polyphenylensulfid ein Gemisch aus 60 bis 90 Gewichtsprozent eines hochmolekularen Polyphenylensulfids mit einem Melt-­Flow-Index-Wert von höchstens 100 und 10 - 40 Gewichts­prozent eines niedermolekularen Polyphenylensulfids mit einem Melt-Flow-Index-Wert von mindestens 120 ist.

[0005] Hierbei ist der Melt-Flow-Index in g/10 min. gemessen, und zwar mit einem Zwick-Rheometer bei 315°C und einer Stempel­belastung von 5 kg, einem Düsenbohrungsdurchmesser von 2,095mm und einer Düsenbohrungslänge von 8mm.

[0006] Von der Anmelderin wurde festgestellt, daß hochmolekulares, (also hochviskoses) Polyphenylensulfid zu Fasern großer Längsfestigkeit, jedoch geringer Knoten-Höchstzugkraft (Querfestigkeit) führt, wogegen bei Fasern aus niedermolekularem (niederviskosem) Polyphenylensulfid die Längsfestigkeit gering, die Knoten-Höchstzugkraft dagegen relativ groß ist.

[0007] Aus der EP 237 006 A2 ist bereits bekannt, daß eine Mischung aus zwei Polyphenylensulfiden unterschiedlicher Molekulargewichte, also eine bimodale Molekulargewichts­verteilung, zu einer Erhöhung der Kristallisationstem­peratur und zu einer Verbesserung der Steifigkeit, der Biegefestigkeit und der Kugeldruckfestigkeit gegenüber einem Polymer gleicher Schmelzviskosität führen soll. Die EP 237 006 A2 befaßt sich in erster Linie mit Kunststoff für dreidimensional isotrope Spritzgußteile. Wenn auch in dieser Druckschrift in einer größeren Aufzählung verschiedener Anwendungsbeispiele beiläufig Garne erwähnt werden, so schienen jedoch derartige bimodale Polyphenylensulfidgemische für uniaxial hochbelastbare Fasern (wie etwa Monofile in Papiermaschinensieben) ungeeignet, da durch das Zumischen der niederviskosen Komponente ein Absinken der Längsfestigkeit der Fasern unvermeidlich schien.

[0008] Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß die Festigkeit einer orientierend verstreckten Faser aus einer Polyphenylensulfid-Mischung mit der oben angegebenen bimodalen Molekulargewichtsverteilung annähernd die Festigkeit einer Faser aus dem hochmolekularen (hochviskosen) Polyphenylensulfid erreicht. Offensichtlich wird aufgrund der Verstreckung der Faser die feinheitsbezogene Höchstzugkraft der Faser durch das Zugeben von niedermolekularem Polyphenylen­sulfid entgegen aller Erwartung kaum beeinträchtigt. Gieich­zeitig hat jedoch das Zugeben des niedermolekularen Polyphenylensulfids die vorteilhafte Wirkung, daß die relative Knoten-Höchstzugkraft sehr stark zunimmt.

[0009] Die erfindungsgemäß ausgebildete Faser besteht somit ausschließlich aus Polyphenylensulfid, d.h. sie enthält kein anderes faserbildendes Polymermaterial, so daß die vorteilhaften Eigenschaften dieses Polymers voll erhalten bleiben. Gegebenenfalls können aber Zusätze von Antioxidantien, Pigmenten, Farbstoffen oder ähnlichen, für die Herstellung synthetischer Fasern gebräuchlichen Zuschlagstoffen verwendet werden.

[0010] Vorzugsweise beträgt das Verstreckverhältnis 3:1 bis 5:1, das heißt, die Faser sollte weitgehend maximal verstreckt werden. Die Höchstzugkraftdehnung liegt dann meist zwischen 30 und 40%.

[0011] Die erfindungsgemäß ausgebildete Faser hat zweckmäßigerweise eine feinheitsbezogene Höchstzugkraft über 25 cN/tex und eine Knoten-Höchstzugkraft (DIN 53 842, Teil 1) von mindestens 60% dieses Wertes. Bei der Faser kann es sich sowohl um ein Multifilament wie auch um eine Spinnfaser handeln. Besonders vorteilhaft ist jedoch der Einsatz der Erfindung bei Monofilen, insbesondere für Papiermaschinensiebe. Der bevorzugte Durchmesserbereich der Monofile liegt bei 0,2 bis 1 mm, wenngleich die Erfindung auch bei Monofilen außerhalb dieses Durchmesserbereiches (mit einer unteren und oberen Durchmessergrenze von ungefähr 20 µm und 3 mm eingesetzt werden kann.

Beispiel 1 (Vergleich)

[0012] Aus einem hochmolekularen Polyphenylensulfid mit einem Melt-­Flow-Index-Wert von 31 wurde ein Monofil eines Durchmessers von 0,40mm hergestellt, das eine feinheitsbezogene Höchst­zugkraft von 32 cN/tex, eine Höchstzugkraftdehnung von 35% und eine relative Knoten-Höchstzugkraft von 54% besitzt.

Beispiel 2 (Vergleich)

[0013] Aus einem niedermolekularen Polyphenylensulfid mit einem Melt-Flow-Index-Wert von 149 wurde ein Monofil eines Durch­messers von 0,40mm hergestellt, das eine feinheitsbezogene Höchstzugkraft von 18 cN/tex, eine Höchstzugkraftdehnung von 31% und eine relative Knoten-Höchstzugkraft von 94% besitzt.

Beispiel 3

[0014] Aus einem Gemisch aus 70 Gewichtsprozent des Polyphenylen­sulfids gemäß Beispiel 1 und 30 Gewichtsprozent des Poly­phenylensulfids gemäß Beispiel 2 wurde eine Monofil eines Durchmessers von 0,40mm hergestellt. Der Melt-Flow-Index-­Wert dieses Gemischs beträgt 69. Das Monofil hat eine fein­heitsbezogene Höchstzugkraft von 30 cN/tex, eine Höchstzug­kraftdehnung von 35% und eine relative Knoten-Höchstzugkraft von 71%.

Beispiel 4

[0015] Ein Monofil eines Durchmessers von 0,40mm wurde aus einem Gemisch aus 80 Gewichtsprozent eines hochmolekularen Poly­phenylensulfids mit einem Melt-Flow-Index-Wert von 31 und 20 Gewichtsprozent eines niedermolekularen Polyphenylensulfids mit einem Melt-Flow-Index-Werts von 149 hergestellt. Für das Monofil ergab sich eine feinheitsbezogene Höchstzugkraft von 30 cN/tex, eine Höchstzugkraftdehnung von 32% und eine rela­tive Knoten-Höchstzugkraft von 63%.

[0016] Bei allen Beispielen wurden die Monofile in der Weise her­gestellt, daß sie durch Extrusion des Polyphenylensulfids bzw. der Polyphenylensulfid-Gemische bei einer Temperatur von 275 - 310°C ersponnen, die ausgesponnenen Monofile bei einer Temperatur von 90 - 200°C mit einem Verstreck­verhältnis von 3:1 bis 5:1 ein- oder zweistufig verstreckt, die verstreckten Monofile bei einer Temperatur von 180 bis 260°C unter Zulassung eines Schrumpfes bis 10% thermofixiert wurden..

Ansprüche

1. Faser, insbesondere Monofil für Papiermaschinensiebe, die bzw. das aus Polyphenylensulfid besteht und verstreckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylensulfid ein Gemisch aus 60 bis 90 Gewichtsprozent eines hochmolekularen Polyphenylensulfids mit einem Melt-­Flow-Index-Wert von höchstens 100, und 10 bis 40 Gewichtspro­zent eines niedermolekularen Polyphenylensulfids mit einem Melt-Flow-Index-Wert von mindestens 120 ist.

2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Melt-Flow-Index-Wert des hochmolekularen Polyphenylensulfids höchstens 50 beträgt.

3. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Melt-Flow-Index-Wert des niedermolekularen Polyphenylensulfids mindestens 140 beträgt.

4. Faser nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feinheitsbezogene Höchstzugkraft über 25 cN/tex liegt und die Knoten-Höchstzugkraft mindestens 60% dieses Wertes beträgt.

5. Faser nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstreckverhältnis der Faser 3:1 bis 5:1 beträgt.

6. Faser nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser bei einer Temperatur von 180 bis 260°C unter einer Schrumpfzulassung bis 10% thermofixiert ist.

7. Faser nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser 0,1mm bis 1mm beträgt.